中压配电电压等级优选

中压配电电压等级优选研究

3 评估指标体系

3.1 引言

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，城市对电力的需求量也快速增长，尤其是有些人口密集、经济发达的中心城区和新开发区，负荷密度已经达到甚至超过1-2万kW/km2，以10kV作为中压配电电压所带来的问题已经比较突出，主要表现在110kV变电站和10kV配电站布点密度增大、10kV线路回数增加与站点资源和走廊资源日趋紧张之间的矛盾。未来15年内我国城市电网规模将随着城镇化的进程而扩展2倍以上，但城市中的站点和线路走廊资源却越来越紧张，这将严重制约着配电网的发展。为了解决电力需求和城市电网的供电能力与土地资源之间的矛盾，需要从建设资源节约型、环境友好型电网的战略高度，抓住电网大规模扩展的机遇，利用新技术、新思路合理配置城市电网电压等级序列。

3.2 评估体系指标

3.2.1 技术性[9-14]

电压降对比分析

电压损失百分数(%) 为:

?U%??PR?QX??100%UN2 （3-1）

式中: R、X 为配电线路的参数; P、Q 为配电线路输送的有功、无功功率。

?U20%/?U10%?U10/U20?22在负荷不变的条件下,

14; 负荷升高1 倍后,

?U20%/?U10%?12。由上可知, 电压由10 kV 升至20 kV 后, 在负荷不变的条

件下, 配网电压损失仅为10 kV 的1/4；负荷增加1倍后, 电压损失也仅为10 kV 的1/2，20 kV 配电网能有效提高网络末端电压水平[5]。

中压配电线路的输送容量对比分析

输送功率：

S?3UNIN （3-2）

式中: S是输送容量，单位为KV·A；UN是中压配电网线路额定电压，单位为KV； IN 为线路导线在环境条件下的持续经济载流量，单位为A。

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在不改变原有线路导线规格的情况下, S20/S10??3UI?/?3UI??2,

20N10N显然20 kV 的输送容量是10 kV 的2 倍。10 KV和20 KV等级线路的导线型号是可以共用的，这在国外已得到验证。这就意味着不同电压等级的线路具最高允许电流值是相近的，输送能力将正比于电压等级。高一等级的输送电压，不仅输送容量高，而且也为大报装容量的用户提供了理想、经济的接入点。

中压配电网供电半径对比分析

由?U%?UN?PR?QX?Lr03UNINcos??x0UNINsin?, 可得经济供电半径:

2??L??U%UN3INcos??r0?tan?? （3-3）

L20/L10?U20/U10?2在电压损失相同, 负荷不变的条件下, 。由上可知,

电压由10 kV 升至20 kV 后, 在?U%一定的情况下, 供电半径增加1 倍。

最大短路电流

IM?SM3UN （3-4）

式中：IM为系统最大短路电流；SM为系统短路容量；UN为系统额定电压。在

相同的系统短路容量下，

IM20/IM10?12。由上可知，电压由10 kV升至20 kV

后,在SM一定的情况下,短路电流小一半。

运行线损对比分析

线路的功率损耗为

?P?P2R/U2Ncos2??3I2R (3-5)

式中：I表示线路电流；P为线路输送的有功功率；cos?表示功率因数；R表示线路的电阻。

由上式可知，在输送同样功率的条件下，功率损耗与电压的平方成反比。在负荷不变的情况下，将中压配电电压由10kV升压至20kV，则线路电能损耗可降低 75%。若考虑线路所带负荷提高到10kV的2倍，则功率损耗可降低为原来的 50%。

从以上分析可以看出 20kV 相比 10kV 可以增加供电能力、增大供电半径、提高电压质量、降低电网的电能损耗、降低短路电流水平、节省线路走廊等方面，具有明显的技术优势[6]。

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综上所述，将20kV电压等级和10kV的单项技术参数进行比较，见下表3-1。

表3-1 20kV和10kV单项技术参数比较

技术参数 输送功率 电压降 运行线损 供电半径 3.3.2 经济性

建设投资成本

前提条件 导线截面相同 线路参数和输送功率相同 导线截面和输送功率相同 线路参数和输送电流相同 lOkV 1 1 1 1 20kV 2 0.25 0.25 2 变电站的本体建设费用主要包括主体设备的综合投资和附加投资费用。主体设备的综合投资包括：变压器、母线、开关设备、控制设备及配电装置等设备的综合投资，附加投资包括：材料费、安装费及其他不可预见的附加投资等。

设备年运行费

某些资料认为，年运行费用可按综合投资的百分率进行计算，一般可取投资费用的10％。但在电网运行实践中可以发现，在采用GIS等先进的设备后，虽然一次投资费用上升，但由于检修次数下降，变电所实现无人化值班等原因，实际年运行费用并不一定上升。因此，建议也可以采用按年检修次数乘以每次检修成本(材料费+人工费等)的方法来估算年运行费用。

年运行成本费用UL主要包括整个电网一年中线路的电能损耗及所有电力设备的折旧费用。其中电能损耗由理论潮流计算获得，在求得每条线路潮流数据后，线路l的有功损耗为

Ploss1P21?Q21?r1U21 (3-6)

1、Q1和U1分别为线路l的末端有功潮流、无功潮流和结点电压；r1为线式中：P路l的电阻。

UL??h?PhTmax??m?PmTmax?UD (3-7)

式中：UD为电力设备的折旧费用，电力设备折旧率取决于设备经济使用年限，由电力公司行业内部规定；?h为110kV电价；?m为10（20）kV电价；?Ph为110kV线路有功损耗，?Pm为10（20）kV线路有功损耗，均有潮流计算结果获得；Tmax为最大负荷利用小时数，对两种方案可取相同的经验数值。

投资收益

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投资收益主要包括卖电所得的电费收益和一些其他的收益（如过网费）等。从电价角度。目前国家还没有对20KV电价做出规定，采用插值法，20kV电价应介于35kV和10kV电价之间。下表为2012年电网销售电价。

表3-2 江苏省电网销售电价

江苏省电网销售电价表 苏价工【2011】358号、苏价工【2012】182号 2012年7月1日起执行 单位：元/千瓦时 电度电价 电分类 一、居民生活用电 年用电量≤2760千瓦时 2760千瓦时﹤年用电量≤4800千瓦时 年用电量＞4800千瓦时 其他居民生活用电 二、一般工商业及其他用电 其中：1、中小化肥生产用电 2、限制类高耗能生产用电 3、淘汰类高耗能生产用电 三、大工业用电 其中：1、离子膜法氯碱生产用电 2、中小化肥生产用电 3、限制类高耗能生产用电 4、淘汰类高耗能生产用电 四、农业生产用电 其中：贫困县农业排灌用电 不满1千伏 0.5283 0.5783 0.8283 0.5483 0.882 0.439 0.982 1.182 1—10千伏 0.5183 0.5683 0.8183 0.5383 0.882 0.424 0.967 1.167 0.667 0.649 0.297 0.767 0.967 0.499 0.361 20—35千伏 35—110千伏 110千伏 220千伏及以上 阶梯电 价 0.861 0.418 0.961 1.161 0.661 0.643 0.291 0.761 0.961 0.493 0.359 0.852 0.409 0.952 1.152 0.652 0.634 0.282 0.752 0.952 0.484 0.357 0.637 0.619 0.267 0.737 0.937 0.622 0.604 0.509 0.363 0.722 0.922 3.3.3 可靠性

系统平均停电持续时间

系统平均停电持续时间指标SAIDI。是指每个由系统供电的用户在一年中所遭受的平均停电持续时间，可以通过一年中用户遭受的停电持续时间总和除以该年中由系统供电的用户总数来评估

SAIDI?用户停电持续时间的总和?UiNi?总用户数?Ni (3-8)

式中：

Ui为负荷点i的等值年平均停电时间；Ni为负荷点i的用户数

系统平均供电可用率

系统平均供电可用率指标ASAI。是指一年中用户经受的不停电时间总数与用户要求的总供电时间之比。

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